Форма входа
0/0
Магнетизм высокого напряжения. Максвелл. Электромагнитный синтез - Miguel Sabadell
- Дата:25.07.2024
- Категория: Научные и научно-популярные книги / Научпоп
- Название: Магнетизм высокого напряжения. Максвелл. Электромагнитный синтез
- Автор: Miguel Sabadell
- Просмотров:4
- Комментариев:0
Уважаемые читатели!
Тут можно читать бесплатно Магнетизм высокого напряжения. Максвелл. Электромагнитный синтез - Miguel Sabadell. Жанр: Научпоп. Так же Вы можете читать полную версию (весь текст) онлайн книги без регистрации и SMS на сайте Knigi-online.info (книги онлайн) или прочесть краткое содержание, описание, предисловие (аннотацию) от автора и ознакомиться с отзывами (комментариями) о произведении.
Описание онлайн-книги Магнетизм высокого напряжения. Максвелл. Электромагнитный синтез - Miguel Sabadell:
Джеймс Клерк Максвелл был одним из самых блестящих умов XIX века. Его работы легли в основу двух революционных концепций следующего столетия — теории относительности и квантовой теории. Максвелл объединил электричество и магнетизм в коротком ряду элегантных уравнений, представляющих собой настоящую вершину физики всех времен на уровне достижений Галилея, Ньютона и Эйнштейна. Несмотря на всю революционность его идей, Максвелл, будучи очень религиозным человеком, всегда считал, что научное знание должно иметь некие пределы — пределы, которые, как ни парадоксально, он превзошел как никто другой.
Научпоп
Аудиокнига "Магнетизм высокого напряжения. Максвелл. Электромагнитный синтез"
📚 В аудиокниге "Магнетизм высокого напряжения. Максвелл. Электромагнитный синтез" автора Miguel Sabadell рассматривается увлекательная тема электромагнетизма. Слушателей ждет увлекательное погружение в мир высокого напряжения и электромагнитного синтеза, раскрывая множество интересных фактов и явлений.
Главный герой книги, Максвелл, предстанет перед слушателями во всей своей славе и гениальности. Его открытия и теории изменили мир и стали основой для многих современных технологий. Вместе с ним вы отправитесь в захватывающее путешествие по миру электромагнетизма, расширяя свои знания и погружаясь в увлекательные научные открытия.
Об авторе
👨💼 Miguel Sabadell - известный писатель и исследователь в области науки и техники. Его работы пользуются популярностью у читателей, желающих расширить свои знания в различных областях знаний. Miguel Sabadell с легкостью объясняет сложные научные концепции и делает их доступными для широкой аудитории.
На сайте knigi-online.info вы можете бесплатно и без регистрации слушать аудиокниги онлайн на русском языке. Здесь собраны бестселлеры и лучшие произведения различных жанров, чтобы каждый мог найти что-то по душе. Погрузитесь в мир увлекательных историй, расширьте свой кругозор и наслаждайтесь чтением в любое удобное время.
Не упустите возможность окунуться в мир научно-популярной литературы и открыть для себя удивительные факты и теории. Слушайте аудиокниги, погружайтесь в увлекательные истории и развивайтесь вместе с knigi-online.info!
Погрузитесь в мир научных открытий и удивительных фактов с аудиокнигой "Магнетизм высокого напряжения. Максвелл. Электромагнитный синтез" от Miguel Sabadell прямо сейчас!
Научпоп
Читем онлайн Магнетизм высокого напряжения. Максвелл. Электромагнитный синтез - Miguel Sabadell
Шрифт:
-
+
Интервал:
-
+
Закладка:
Сделать
«Мы вынуждены принять то, что я описал как статистический метод, и отказаться от строгого динамического подхода».
Второе начало термодинамики имеет статистическую природу.
ЭНТРОПИЯ И РЕКВИЕМВсе эти рассуждения нам нужны для иллюстрации значения энтропии. Вспомним, что в формуле Больцмана присутствует число W, которое, можно сказать, связано с мерой беспорядка. Углубимся в это. Вернемся к столу с монетами. Здесь W представляет собой число различных способов, с помощью которых может появиться одна, две, три, четыре, пять или шесть решек. Не важно, как они появились, важно только число решек и орлов. В случае с молекулами газа W представляет собой возможное число состояний (определяемых положением, скоростью, энергией рассматриваемой частицы), в которых они могут находиться и которые предоставляют нам одно и то же физическое описание газа, то есть дают нам те же значения давления, внутренней энергии, температуры, объема... Так, состояние молекулы представляет собой решку или орел конкретной монеты, в то время как термодинамические свойства — это общее число решек. Проще говоря, W является числом способов, которыми можно организовать систему внутри так, чтобы внешний наблюдатель не заметил никакой разницы.
С другой стороны, если карты в колоде способны образовывать огромное число возможных комбинаций, то состояния молекул газа могут принимать бесконечное количество значений. И если в большинстве случаев колода представляется нам беспорядочной, точно так же происходит и с газами: самое вероятное состояние частиц газа — беспорядок. Но что означает порядок для газа? В колоде его легко оценить, поскольку он подразумевает очередность карт, которая вызывает у нас особое внимание. И с газом примерно так же: все молекулы движутся в одном и том же направлении; два газа, которые, находясь в одном и том же сосуде, не смешиваются и разделены; газ, который сосредоточен, без внешнего воздействия, в одной части содержащей его емкости, а остальная емкость полностью пуста... Все подобные ситуации могут произойти, нет никакого закона, который бы их запрещал. Из-за большого числа столкновений, которому подвергаются молекулы, может случиться, что, например, все они в итоге сдвинутся в правую часть сосуда. Однако это практически невероятно, даже более невероятно, чем то, что после обычного тасования колоды она окажется упорядоченной по рангам карт и мастям. Такое происходит по очень простой причине, которую нельзя забывать: существует гораздо больше возможных беспорядочных сочетаний, чем упорядоченных. Следовательно, поскольку W определяет число микросостояний и поскольку более вероятны беспорядочные состояния, то W связано с беспорядком системы. Чем больше беспорядок, тем больше значение W. Из всего вышесказанного самый очевидный вывод: более вероятное состояние газа — это хаотичное.
Предположим, что у нас есть идеально упорядоченный газ, в котором частицы все движутся вправо на одной и той же скорости. Когда они дойдут до стенки сосуда, они оттолкнутся.
Первые, которые это сделают, изменив направление, столкнутся с теми, что идут за ними. Начинается беспорядок: во время столкновений частицы будут передавать друг другу энергию и изменят свои скорости таким образом, что в конце концов исчезнет какой-либо след организованного движения. Бесконечное количество столкновений может привести и к тому, что все частицы будут двигаться влево, но это в высшей степени маловероятно.
[...] Цель точной науки — свести явления природы к определению величин посредством операций с числами.
Джеймс Клерк Максвелл
Теперь мы уже готовы понять, что такое энтропия: это мера хаоса в природе. И так как хаос более вероятен, чем упорядоченность, энтропия стремится к росту, как говорит второе начало. Но с одной маленькой разницей. Если до сих пор второе начало «запрещало» уменьшение энтропии в любом естественном процессе, то с молекулярной точки зрения во втором начале говорится, что эти события не невозможны, но крайне маловероятны. Точнее, может случиться так, что разбитый стакан восстановится или тепло перейдет от холодного тела к теплому. И конечно, возможно, что мы никогда не увидим ничего подобного, даже за период, в несколько раз превышающий нынешний возраст Вселенной...
Этому была посвящена работа Больцмана. Он установил связь между свойствами материи, определенными Томсоном и Клаузиусом, и поведением образующих ее частиц. Кроме того, его уравнение отражает другой важный аспект. Не важно, каким образом будет рассеиваться энергия в определенном процессе: это в любом случае приведет к росту энтропии. Вот в чем сила уравнения Больцмана: оно позволяет понять причину деградации всего существующего. Хотя у Больцмана и было плохо со зрением, он был способен смотреть намного дальше своих коллег, которые даже не могли поверить в то, что атомы действительно существуют. Многие сомневались в его аргументах, думая, что Вселенная имеет цель, предназначение, и ее эволюция не является продуктом просто случайных процессов. В результате Больцман следовал по тому же безрадостному пути, что и многие ученые до него. Униженный и разочарованный во всем, в 1906 году он покончил жизнь самоубийством. По иронии судьбы, примерно в то же время молодой работник патентного бюро в Швейцарии по имени Альберт Эйнштейн опубликовал статью в журнале *Анналы физики». В ней он доказывал, что с помощью предположений Больцмана можно объяснить броуновское движение — загадку, которую не могли решить с 1828 года.
РАСПРЕДЕЛЯЯ ЭНЕРГИЮОдин из первых шагов в развитии кинетической теории газов состоял в том, чтобы вычислить число молекул, движущихся с заданной скоростью. Интуиция Максвелла подсказала ему, что для этого надо игнорировать законы Ньютона, способные дать четкий прогноз движения частиц, и начать исследовать молекулярное движение как простую азартную игру. Оказалось, что он не сильно ошибся. Движение шарика в рулетке определяется законами Ньютона, которые неспособны, тем не менее, предсказать число, на котором он остановится. Как мы уже сказали ранее, для применения вероятностных методов Максвеллу нужно было сделать еще одно предположение: любое состояние системы настолько же вероятно, как и любое другое.
Случай с рулеткой изучать очень легко. Очевидно, что на рулетке любое число имеет равную вероятность выпасть. Но с газами все не так просто. Мы должны вернуться к принципу сохранения энергии, в котором говорится, что если у нас есть замкнутая система (которая не обменивается с внешним миром ни теплом, ни работой), то ее общая энергия должна оставаться постоянной. Но молекулы газа должны распределять энергии наилучшим возможным способом так, чтобы в итоге полная сумма всех их давала значение общей энергии системы. Если мы сейчас обратимся к вероятностям, то очевидный вывод в том, что все возможные состояния системы с одной и той же общей энергией равновероятны.
Он гений, но надо проверить его расчеты.
Слова прусского физика Густава Кирхгофа (1824-1887), отца спектроскопии.
О МАТЕМАТИЧЕСКИХ ОШИБКАХ МАКСВЕЛЛАМаксвелл применил данную гипотезу к распределению энергии поступательного движения молекул газа. Это самый простой случай, поскольку нужно учитывать только поступательное движение в сосуде и не учитывать другие типы движения, такие как вращательное или колебательное движение.
Так как кинетическая энергия связана со скоростью, если мы узнаем, сколько молекул имеет определенную кинетическую энергию, то поймем, каково распределение в системе молекул газа по скоростям.
Для чего все это было нужно? Проще говоря, для всего.
При известном распределении скоростей можно вычислить макроскопические свойства газов: давление, температуру, а также то, что интересует нас сейчас,— энергию молекул.
Один из самых важных результатов, полученных Максвеллом, заключался в следующем: если мы сравниваем два различных газа, которые находятся при одинаковой температуре, то средняя кинетическая энергия каждой молекулы одинакова, она зависит исключительно от абсолютной температуры системы и никак не соотносится с массой или числом атомов, составляющих молекулу. Средняя кинетическая энергия прямо пропорциональна температуре. При таком отношении, справедливом только когда газ находится в равновесии (когда молекулы со- . ответствуют распределению, полученному Максвеллом), мы можем вычислить значение кинетической энергии молекулы, умножив ее абсолютную температуру на константу к. И, в качестве примера общности различных областей науки, перед нами снова та же самая константа, которая позволила Больцману вычислить значение энтропии системы на основе ее микроскопических свойств: так называемая постоянная Больцмана.
На этой странице вы можете бесплатно читать книгу Магнетизм высокого напряжения. Максвелл. Электромагнитный синтез - Miguel Sabadell бесплатно.
Похожие на Магнетизм высокого напряжения. Максвелл. Электромагнитный синтез - Miguel Sabadell книги
- Общество с ограниченной ответственностью (ООО): от регистрации до реорганизации - Виталий Семенихин - Юриспруденция
- Эстетика и теория искусства XX века. Хрестоматия - Коллектив авторов - Культурология
- КОАПП! КОАПП! КОАПП! Выпуск 2 - Майлен Константиновский - Детская образовательная литература
- Военные приключения. Выпуск 3 - Юрий Маслов - Поэзия
- Заговоры сибирской целительницы. Выпуск 22 - Наталья Степанова - Эзотерика
